专利名称：泥浆泵泵冲流量测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种流量测量系统，特别涉及一种泥浆泵泵冲流量测量系统。
背景技术：
目前，石油行业中，钻(修)井作业是一项至关重要的环节。在钻(修)井过程中， 泥浆泵的使用必不可少。钻井用的往复式泥浆泵，俗称钻井的“心脏”，它的主要功能是向井下循环输送钻井泥浆，将钻井过程中钻头破碎的岩屑从井底携带出来并为井下动力动力钻具提供动力。泵的出口流量或泥浆注入量是影响钻井效率的一个重要参数，泥浆注入量的准确测量，对安全、高效钻(修)井有着至关重要的作用。因为泵的出口处压力很高(一般在20-25MPa)，且输送含砂量较高的泥浆，采用普通的流量计对其流量进行直接计量存在两个问题；一是高压密封问题，二是泥浆的沉积和堵塞问题，因此直接计量较为困难。目前，一般的做法是通过接近传感器来测量泥浆泵活塞或柱塞的泵冲数，通过单位时间的泵冲数来计算瞬时流量。安装位置较为单一，一般为泥浆泵泵头位置，无法满足现场多位置安装要求；另外，因平台环境振动较大，其抗振性能差；而且测量范围较小，仅为0-300冲/分；泵冲表只显示泵冲速度和累计泵冲，不能显示流量，由人工计算实时流量速度和累计流量，计算的速度慢，误差大，不能实时监测泥浆注入速度和泥浆累计注入量，不能精确掌握井内的压力和流量情况，存在安全隐患，容易导致安全事故的发生。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够利用单片机模块进行数据控制、运算和处理的泥浆泵泵冲流量测量系统。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种泥浆泵泵冲流量测量系统，包括传感器和近控泵冲表，所述传感器感应输出信号至所述近控泵冲表，所述近控泵冲表包括数据采集模块、单片机模块和数据显示模块；所述数据采集模块采集来自所述传感器的信号，处理后输出至所述单片机模块；所述单片机模块包括CPU、存储器和I/O端口，所述I/O端口输入来自所述数据采集模块的信号并输出至所述CPU，所述 CPU运算处理后输出信号至所述存储器；所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至所述数据显示模块。所述传感器为本安型接近开关传感器，感应生成泥浆泵传动轴的转速信号或活塞往复速度信号。所述数据采集模块包括滤波放大器，所述滤波放大器输入来自所述传感器的信号，滤波放大后输出信号至所述I/O端口。所述存储器包括实时泵冲速度数据存储单元、累计泵冲数据存储单元、实时流量速度数据存储单元和累计流量数据存储单元。还包括远控泵冲表，所述远控泵冲表包括数据通信模块和数据显示模块；所述近控泵冲表还包括与所述远控泵冲表传输数据的数据通信模块；所述存储器中的信号依次经由所述I/O端口、所述近控泵冲表的数据通信模块和所述远控泵冲表的数据通信模块传输至所述远控泵冲表的数据显示模块。所述近控泵冲表和所述远控泵冲表还各自包括显示控制模块，所述显示控制模块包括切换按钮，所述I/O端口输入来自所述切换按钮的信号并输出至所述CPU，所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至显示控制相对应的所述数据显示模块。所述近控泵冲表和所述远控泵冲表内的模块嵌入在多层电路板中，所述多层电路板将信号部分和电源部分进行隔离，所述多层电路板的空余部分设有金属屏蔽装置。所述近控泵冲表和所述远控泵冲表的表壳均为防爆型金属屏蔽表壳。所述近控泵冲表和所述远控泵冲表各自的数据显示模块包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器接收来自所述I/O端口的信号，并输出驱动信号至所述液晶显示
O所述液晶显示器为宽温液晶显示器。本实用新型具有的优点和积极效果是通过采用单片机模块，能够快速处理传感器测量的数据，获得泵冲速度数据、累计泵冲数据、实时流量速度数据和累计流量数据，通过通讯模块和数据显示模块，使近控数显泵冲表和远控数显泵冲表能够实时显示当前泵冲速度、累计泵冲、当前流量速度和累计流量；采用多层电路板将信号部分和电源部分进行隔离，提高了可靠性和抗干扰能力；采用体积小的本安型电感式接近开关传感器，可以满足在修井机传动轴的任意位置安装。泵冲表的表壳为防爆型金属屏蔽表壳，可以在危险区使用， 能够适应海上恶劣的使用环境。
图1是本实用新型的结构框图；图2是本实用新型的示意图；图3是远控泵冲表的结构框图。图中1、远控泵冲表，2、近控泵冲表，3、R485连接电缆，4、泥浆泵传动轴，5、感应块，6、传感器，7、数据采集模块，8、单片机模块，9、近控泵冲表的数据显示模块，10、近控泵冲表的显示控制模块，11、近控泵冲表的数据通信模块，12、远控泵冲表的数据通信模块， 13、远控泵冲表的数据显示模块，14、远控泵冲表的显示控制模块。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参见图1 图3，一种泥浆泵泵冲流量测量系统，包括传感器6和近控泵冲表2， 传感器6可为本安型接近开关传感器，在泥浆泵的运转部件上固接一个传感器的感应块5， 在静止的部件上安装传感器6使传感器6处于能够感应感应块5状态的工作范围内，感应块5在接近传感器6的感应面附近通过时，产生脉冲信号，感应块5可以有3种安装位置来产生泥浆泵感应信号1)安装在泥浆泵十字头上，通过十字头往复运动带动感应块5对传感器6做相对运动，从而产生脉冲信号，并通过传动比来计算泵冲速度。[0022]2)安装在动力系统输出传动轴的一侧，通过传动轴回转运动带动感应块5对传感器6做相对运动，从而产生脉冲信号，可以测量传动轴的转速，传动轴的转速乘以泥浆泵的传动比，可计算出泵冲速度。3)安装在泥浆泵泵头，通过泵头回转运动带动感应块5对传感器6做相对运动，从而产生脉冲信号，可以测量泵头的转速，泵头的转速乘以泥浆泵的传动比，可计算出泵冲速度。传感器6感应输出信号至所述近控泵冲表2，所述近控泵冲表2包括电源模块、数据采集模块7、单片机模块8和数据显示模块9 ；所述电源模块供给传感器6、数据采集模块 7、单片机模块8和数据显示模块9等工作电源；所述数据采集模块7采集来自所述传感器 6的信号，所述数据采集模块7包括滤波放大器，所述滤波放大器输入来自所述传感器6的信号，滤波放大后输出信号至单片机模块8 ；所述单片机模块8包括CPU、存储器和I/O端口，所述I/O端口输入来自所述数据采集模块7的信号并输出至所述CPU，所述CPU运算处理后输出信号至所述存储器；所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至所述近控泵冲表的数据显示模块9。所述数据存储模块包括实时泵冲速度数据存储单元、累计泵冲数据存储单元、实时流量速度数据存储单元和累计流量数据存储单元。另外，泥浆泵泵冲流量测量系统还包括远控泵冲表1，所述远控泵冲表1包括数据通信模块12和数据显示模块13 ；所述近控泵冲表2还包括与所述远控泵冲表1传输数据的数据通信模块11 ；所述近控泵冲表和所述远控泵冲表的各自数据通信模块包括RS485接口 ；所述存储器中的信号依次经由所述I/O端口、所述近控泵冲表的数据通信模块11和所述远控泵冲表的数据通信模块12传输至所述远控泵冲表的数据显示模块13。所述近控泵冲表和所述远控泵冲表还各自包括显示控制模块所述近控泵冲表还包括显示控制模块10，所述远控泵冲表还包括显示控制模块14 ；所述显示控制模块10和显示控制模块14各自包括切换按钮，所述I/O端口输入来自所述切换按钮的信号并输出至所述CPU，所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至显示控制相对应的所述数据显示模块近控泵冲表的显示控制模块10的切换按钮输出信号给单片机模块8的 CPU,所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至所述近控泵冲表的数据显示模块9 ；所述远控泵冲表的显示控制模块14的切换按钮输出信号给单片机模块8的CPU， 所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至所述远控泵冲表的数据显示模块13。所述近控泵冲表2和所述远控泵冲表1内的模块嵌入在多层电路板中，所述多层电路板将信号部分和电源部分进行隔离，所述多层电路板的空余部分设有金属屏蔽装置。所述近控泵冲表2和所述远控泵冲表1的表壳为防爆型金属屏蔽表壳。所述近控泵冲表2和所述远控泵冲表1的各自数据显示模块，包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器接收来自所述I/O端口的信号，并输出驱动信号至所述液晶显示器使之显示。所述液晶显示器为宽温液晶显示器。本实用新型的工作原理泵冲的测量采用无接触的接近开关作为传感器进行测量，在泥浆泵工作过程中，通过测量单位时间内泥浆泵运转部件的运动频率从而获得相应频率的脉冲信号。接近开关的感应块安装在泥浆泵的联动机构上，接近开关安装在固定部件上，感应块在接近开关的感应面附近划过时，产生脉冲信号，通过电缆传送至泵冲表的单片机内，由单片机进行运算处理计算出当前单位时间内的泵冲数；泵冲数乘以缸的个数， 为整台泥浆泵的泵冲值；根据泵的效率、缸的容积和整个泵的泵冲值就可计算出当前单位时间内流量和一段时间内的累计流量。单片机将这些数据输出至液晶驱动器，液晶驱动器驱动液晶显示器给予显示。
权利要求1.一种泥浆泵泵冲流量测量系统，包括传感器和近控泵冲表，所述传感器感应输出信号至所述近控泵冲表，其特征在于，所述近控泵冲表包括数据采集模块、单片机模块和数据显示模块；所述数据采集模块采集来自所述传感器的信号，处理后输出至所述单片机模块； 所述单片机模块包括CPU、存储器和I/O端口，所述I/O端口输入来自所述数据采集模块的信号并输出至所述CPU，所述CPU运算处理后输出信号至所述存储器；所述CPU控制所述I/ 0端口输出所述存储器中的存储信号至所述数据显示模块。
2.根据权利要求1所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述传感器为本安型接近开关传感器。
3.根据权利要求1所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块包括滤波放大器，所述滤波放大器输入来自所述传感器的信号，滤波放大后输出信号至所述I/O端口。
4.根据权利要求1所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述存储器包括实时泵冲速度数据存储单元、累计泵冲数据存储单元、实时流量速度数据存储单元和累计流量数据存储单元。
5.根据权利要求1所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，还包括远控泵冲表， 所述远控泵冲表包括数据通信模块和数据显示模块；所述近控泵冲表还包括与所述远控泵冲表传输数据的数据通信模块；所述存储器中的信号依次经由所述I/O端口、所述近控泵冲表的数据通信模块和所述远控泵冲表的数据通信模块传输至所述远控泵冲表的数据显示模块。
6.根据权利要求5所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述近控泵冲表和所述远控泵冲表还各自包括显示控制模块，所述显示控制模块包括切换按钮，所述I/O端口输入来自所述切换按钮的信号并输出至所述CPU，所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至显示控制相对应的所述数据显示模块。
7.根据权利要求5所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述近控泵冲表和所述远控泵冲表内的模块嵌入在多层电路板中，所述多层电路板将信号部分和电源部分进行隔离，所述多层电路板的空余部分设有金属屏蔽装置。
8.根据权利要求5所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述近控泵冲表和所述远控泵冲表的表壳均为防爆型金属屏蔽表壳。
9.根据权利要求5所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述近控泵冲表和所述远控泵冲表各自的数据显示模块包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器接收来自所述I/O端口的信号，并输出驱动信号至所述液晶显示器。
10.根据权利要求9所述的泥浆泵泵冲流量测量系统，其特征在于，所述液晶显示器为宽温液晶显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种泥浆泵泵冲流量测量系统，包括传感器和近控泵冲表，所述传感器感应输出信号至所述近控泵冲表，所述近控泵冲表包括数据采集模块、单片机模块和数据显示模块；所述数据采集模块采集来自所述传感器的信号，处理后输出至所述单片机模块；所述单片机模块包括CPU、存储器和I/O端口，所述I/O端口输入来自所述数据采集模块的信号并输出至所述CPU，所述CPU运算处理后输出信号至所述存储器；所述CPU控制所述I/O端口输出所述存储器中的存储信号至所述数据显示模块。本实用新型通过采用单片机模块，能够快速处理传感器测量的数据，获得泵冲速度数据、累计泵冲数据、实时流量速度数据和累计流量数据。
文档编号F04B51/00GK202144782SQ201120160500
公开日2012年2月15日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者丁辉, 孟凡贵, 张宇, 李 浩, 王涛, 邓忠彬, 陈金稳 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司, 中海油能源发展股份有限公司油田建设工程分公司